Rôle des enveloppes bactériennes dans l'accumulation des métaux (Cd2+, Ni2+, Cu2+, Zn2+)

Pas disponible / Not availableL'accumulation des métaux par les cellules bactériennes est un phénomène largement reconnu, dont les mécanismes sont relativement mal élucidés. Les enveloppes cellulaires, structures très complexes, frontières entre le milieu extra et intracellulaire, jouent obligatoirement un rôle fondamental dans cette accumulation. Elles représentent à la fois une zone de fixation et une barrière partielle à la pénétration des ions métalliques et leur capacité/comportement est relativement mal connu. L'analyse bibliographique concerne les métaux utilisés dans cette recherche: le cadmium, le nickel, le cuivre et le zinc; leurs différentes classifications, et en particulier celle proposée par Nieboer et Richardson, selon laquelle ces quatre métaux appartiennent à une classe intermédiaire. La biosorption des métaux par les bactéries est due: 1) à des phénomènes d'adsorption liés tout d'abord aux charges périphériques et aux groupements fonctionnels présents dans les enveloppes (type: phosphate, carboxyliques et thiols) ; 2) à des phénomènes d'absorption par lesquels la bactérie accumule les métaux intracellulairement par transport actif ou transport passif. Le modèle choisi pour représenter mathématiquement et graphiquement ces phénomènes a été le modèle de Scatchard. L'étude de la localisation des métaux accumulés par les cellules, soit en surface (et donc plus facilement extractibles), soit plus profondément dans la cellule (rendant moins évidente leur extraction) a été réalisée grâce à l'utilisation d'un complexant puissant, l'acide nitrilotriacétiqu

Effets des particules fines atmosphériques sur la sécrétion des cytokines pro-inflammatoires par les cellules THP-1 et mesures de marqueurs du stress oxydant

Les particules constituent une composante préoccupante de la pollution atmosphérique, notamment la fraction PM2,5 (diamètre aérodynamique inférieur à 2,5 m) qui est capable de pénétrer dans les poumons jusqu aux alvéoles pulmonaires. Elle peut être à l origine de processus d inflammations entrainant des pathologies respiratoires. Des travaux ont notamment montré que des macrophages alvéolaires exposés à des PM2,5 sécrètent des cytokines inflammatoires. L identification des composés des PM2,5 responsables des effets observés, n est pas encore élucidée. La composition en métaux, et en composés organiques ainsi que les caractéristiques physiques des particules sont des facteurs qui ont tous été proposés comme étant impliqués dans l induction de la réponse inflammatoire. L objectif de cette thèse est d étudier in vitro les effets des particules sur la réponse immunitaire de cellules de type macrophage, la lignée cellulaire THP-1. Les paramètres mesurés sont la sécrétion de cytokines inflammatoires et des marqueurs du stress oxydant en vue d une explication mécanistique des phénomènes observés. Il a été montré que des PM2,5 induisent de façon significative la sécrétion de cytokines IL-1[bêta] et IL-8. Des particules de noir de carbone (fines et ultrafines) dopées en métaux n induisent pas (ou très peu) de sécrétion de cytokines supérieure à celle induite par des particules non dopées. En revanche, l effet d hydrocarbures aromatiques polycycliques (HAP) adsorbés à la surface de particules dépend de la taille de celles-ci. Ainsi, la comparaison des effets des HAP seuls à ceux adsorbés aux particules a montré que les particules ultrafines potentialisent les effets des HAP. La taille apparaît comme le paramètre le plus déterminant dans la modulation de la sécrétion des cytokines. Les particules ultrafines, caractérisées par un fort potentiel oxydant, induisent également un stress oxydant in vitro. Elles génèrent la formation d un produit de peroxydation lipidique, le HNE qui lui-même est un médiateur du stress oxydant. Cependant, ce composé ne mime pas le stress oxydant induit par les particules ultrafinesParticles are concerning constituent of the atmospheric pollution, in particular the PM2,5 fraction (aerodynamic diameter lower than 2,5 m) which is capable of penetrating into lungs up to alveoli. It can be the cause of inflammation processes leading to respiratory diseases. Studies have shown that alveolar macrophages exposed to PM2,5 secrete inflammatory cytokines. Identification of PM2,5 compounds responsible for observed effects, is not clarified yet. Factors such as the composition in metals and organic compounds, as well as the physical characteristics of particles have all been proposed as being involved in the induction of the inflammatory response. The aim of this thesis is to study in vitro effects of particles on the immune response of macrophages, specifically of the cell line THP-1. The parameters measured are the secretion of inflammatory and oxidative stress markers, in order to give a mechanistic explanation of observed phenomena. It was shown that PM2,5 induce in a significant way the secretion of cytokines IL-1[bêta] and IL-8. Black carbon particles (fine and ultrafine) coated with metals do not (or very slightly induce) a secretion of cytokines superior to that induced by uncoated particles. On the contrary, effect of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) adsorbed on particles surface depends on its size. Comparison between the effects of PAHs alone and those adsorbed on particles, showed that ultrafine particles potentiate PAH effects. Particle size appears to be the most determining parameter in the modulation of cytokines secretion. Ultrafine particles, characterized by a strong oxidizing potential, also induce an oxidative stress in vitro. They lead to the formation of a lipid peroxidation product, the HNE which is a mediator of the oxidative stress. However, HNE does not mime the oxidative stress induced by ultrafine particlesMETZ-SCD (574632105) / SudocSudocFranceF

Réhabilitation de sols pollués par des HAP grâce aux bactéries associées à la rhizosphère de Miscanthus X giganteus

L objectif de cette thèse a été d évaluer les possibilités de réhabilitation de sols dégradés, contaminés par des HAP ou à faible qualité agronomique (parc à cendres volantes), en couplant la bioremédiation de ces sols à la culture de Miscanthus x giganteus (MxG). Dans un premier temps, la mise au point d une série de bioessais in vitro au format microplaque a permis de témoigner de la contribution spécifique des exsudats racinaires de MxG et plus particulièrement de la quercétine (identifié parmi les métabolites secondaires racinaires) dans la biostimulation de bactéries HAP-dégradantes. Afin d appréhender l effet rhizosphérique de MxG sur la qualité des sols, des cultures en microcosmes de sols reconstitués puis de sols de friches ont été menées en laboratoire. D une part, la dissipation significative des HAP à 4 cycles a pu être mesurée dans le compartiment racinaire des sols contaminés. D autre part, l augmentation des teneurs en carbone organique observée dans les cendres volantes, associée à une dynamisation du cycle de l azote suggèrent une accélération des processus pédogénétiques liés au vieillissement du substrat. En outre, le développement d un protocole d extraction et de purification d acides nucléiques a permis de suivre l évolution de la diversité des communautés bactériennes des sols par méthode PCR-TTGE des ADNr 16S microbiens. La sélection de phylotypes bactériens a été mise en évidence au niveau rhizosphérique, en particulier à l interface sol-racine (rhizoplan), soulignant l influence de processus racinaires sur la structuration des communautés bactériennes in vivo. Enfin, un dernier volet, rendant compte d expériences exploratoires sur deux saisons de croissance en champs (sols pollués et parc à cendres), a permis de confirmer l adaptation de MxG à la variété de substrats étudiés, suggérant que sa culture pourrait constituer une alternative d agriculture durable sur sites contaminésThe aim of this work was to investigate the potential of Miscanthus x giganteus (MxG) for PAH polluted soils remediation and fly ash revegetation. In vitro studies through microplate assays demonstrated the contribution of MxG root exudates and particularly of quercetin (following the identification of root secondary metabolites) to the selective biostimulation of PAH-degrading bacteria. To get insights into bioremediation processes and rhizosphere effects on soil quality, microcosm experiments were conducted at a laboratory scale, using artificially reconstituted soils and collected industrial soils. On the one hand, significant dissipations of four-ring PAH were noticed in the rhizosphere of contaminated soils. On the other hand, significant organic carbon and nitrite inputs could be measured in fly ash, indicating a restart of nitrogen cycle and suggesting an enhancement of fly ash weathering processes in the long term. Besides, the development of a soil nucleic acid extraction and purification method permitted to study the evolution of bacterial community diversity in all types of soils, based on PCR-TTGE of eubacterial 16S rDNA. Specific enrichments of bacterial phylotypes could be reported in rhizoplanes, confirming root-associated processes on the selection of soil bacterial communities. Finally, plant adaptation to the broad range of studied substrates in situ lead us to suggest that MxG cultivation could be an effective strategy for a new system of sustainable agricultural activities in wasteland soilsMETZ-SCD (574632105) / SudocSudocFranceF